喷雾干燥器是一种用于将液体变成粉末或颗粒的工业机械。整个过程只需一步就能完成。液体被雾化成微小的液滴，随后通过在热气流中干燥液滴来除去水分。最终的产品是一种易于携带和包装的液体粉末。与其他干燥技术相比，喷雾干燥因其效率高、适应性强和产品质量一致而成为食品、制药和化学工业的常用工艺。

 

在本文中，我们将阐述：

l  喷雾干燥器的历史和工作原理

l  喷雾干燥器的种类及其应用

l  喷雾干燥的优点、缺点，以及如何解决缺点

让我们从头开始：喷雾干燥器的简史！

 

喷雾干燥的历史

19世纪，一位名叫亚历克西斯·米勒代 (Alexis Millardet) 的法国工程师首次采用喷雾干燥技术，为葡萄酒行业生产干葡萄酒酵母。但这种技术直到20世纪中叶才被普遍使用。在20世纪30年代，第一台用于工业的喷雾干燥器诞生了。

最早的喷雾干燥器采用了喷嘴式雾化器，几十年后才研发出旋转雾化器。由于第一批喷雾干燥器的设计相对简单，以及持续运行存在挑战，直到20世纪20年代，这项技术的商业应用才得以实现。但从那时起，这项技术随着时间的推移而进步，从而能够适应各种各样的行业。

 

喷雾干燥器如何工作

现在，我们来讨论一下喷雾干燥器的工作原理。最常见的喷雾干燥器由几个关键部件组成：

l  一套喷雾系统

l  一台干燥塔;

l  一股热气流

 

还有一个收集系统。

单级喷雾干燥器

以下是它们和谐工作的方式：

进料准备	为了制造液体进料，需要组合部件，改变粘度，并使混合物均质化。
雾化	首先，待干燥的液体被泵入喷雾喷嘴或旋流片中，在那里它被雾化成细小的液滴。
脱水	然后将液滴引入干燥塔，在那里它们被热气流迅速干燥。为了达到合适的颗粒大小、形态和残余水分含量，热空气的温度和流速都需要被仔细调节。
收集系统	然后，干燥的粉末由收集系统进行收集（通常使用带旋风或袋式过滤器的离心力），并可能被包装或进一步处理。

 

所以，正如你所见，喷雾干燥工艺的关键是液滴在热气流中快速蒸发。

干燥速度受几个因素的影响，包括：

l  液滴的尺寸

l  温度

l  空气速度

l  产品的含水量

您可以选择控制这些因素，以生产出一致的高质量产品。

 

喷雾干燥器有哪些类型？

有几种类型的喷雾干燥器可用。所使用的喷雾干燥器类型取决于液体进料的性质，所需的最终产品和所需的生产能力。

1. 旋转或离心雾化

旋转雾化器利用旋转轮将液体进料雾化成液滴。这种类型的喷雾干燥器可以生产大量的产品，也是最灵活的雾化系统，适用于多种进料，并可用于非常高粘度的应用。使用带有陶瓷插件的旋转轮的旋转雾化器可以设计用来处理磨料浆液。

旋转雾化

 

2. 压力喷嘴雾化

这种干燥器使用高压泵（高达300巴）将液体雾化成液滴，以产生一致、均匀的粉末。压力喷嘴系统可以生产一致的窄粒度粉末，通常要求具备良好的流动特性和一致的堆积密度。食品和乳制品行业使用这类干燥器最为频繁。

3. 双流体喷嘴雾化

双流体喷嘴使用低于4至10巴的气体使液体雾化。最常用的气体是压缩空气或蒸汽。两种流体气体和液体进料汇聚在一个小腔室中，在此高速气体将液体分解成细小的液滴。这种喷嘴常用于中试干燥器。

 喷嘴雾化

4. 喷雾干燥器和流化床的组合

喷雾干燥器常与流化床组合使用。流化床可集成到喷雾干燥锥体的底部，流化空气与喷雾塔空气一起排出。此外，外部流化床处理器可以在喷雾塔后去除少量的水分和/或冷却产品。外部流化床经常被振动以帮助产品流化。这些2级和3级干燥系统最常用于生产结块物料和消除粉尘。

5. 封闭的循环

这类干燥器适用于产品易氧化或溶剂不是水而是具有可燃气体的有机液体的情况。干燥过程在闭环中进行，使用氮气代替空气作为干燥介质，以排除干燥过程中的氧气。在闭环中使用冷却器/冷凝器来回收溶剂。

 

喷雾干燥有哪些优点？

喷雾干燥的主要优点之一是它能够在一个工艺阶段生产易于处理和运输的自由流动粉末。喷雾干燥本身并不是成本最低的生产方法，但它从液体直接生产粉末仅需一步。其他干燥方法大多数使用多个步骤（如脱水和流化床或闪蒸干燥），因此，当运行小型生产工厂或中试系统时，喷雾干燥器通常意味着更少的资本成本，尽管运行成本可能更高。

然而，使用喷雾干燥方法还有许多其他优点。

 

1. 灵活性

喷雾干燥最显著的好处之一是它能够从液体进料中生产粉末。因此，喷雾干燥是一种具有成本效益的方式，用于制造各种产品，如食品配料、药品、化学品和化妆品。

由于该方法被广泛使用，因此您可以选择高质量、可靠的部件，以获得最佳的使用寿命和可用性。在开发新产品时通常使用喷雾干燥，因为它可以应用于相对较短的开发计划当中。

2. 卓越的产品质量

喷雾干燥生产的颗粒以其均匀的粒度和稳定性而闻名。这种更高水平的产品质量在包括食品、药品和化妆品在内的各种行业中都至关重要。喷雾干燥粉末的均匀粒度使它们非常适合用于制造这些产品，因为它们更容易加工并且具有更好的流动性能。

根据现行食品标准和法律的端到端可追溯性也通过自动化过程控制得以实现。

 

3. 活性成分的保存

在制药和生物技术等行业中，必须保留活性化合物的效力和功效。喷雾干燥可保存这些活性成分，使其成为制造高质量药品和生物药品的合适方法。

4. 通用性

喷雾干燥的另一个好处是它可进行定制化。这种方法适用于各种液体和悬浮液，使其成为干燥各种物料的绝佳方式。喷雾干燥的适应性使各种粉末的生产成为可能，包括食品添加剂、药品、化学品和化妆品。

5. 减少污染物

喷雾干燥还可以帮助减少细菌和其他微生物等污染物。这在食品和药品等行业尤其重要，因为污染物的存在会导致产品质量下降。喷雾干燥器通常连同CIP (定位清洗)系统一起提供，并设计有光滑的内部表面，便于清洁。

喷雾干燥器的工业应用有哪些？

喷雾干燥的优点应该已经告诉你，该解决方案适用于广泛的行业。那么，让我们来看看使用它们的行业吧。

1. 食品行业

食品企业是喷雾干燥技术的最大购买者之一。常用于制作速溶咖啡、茶、奶粉、蛋制品、婴儿配方奶粉、香精和其他食品配料。喷雾干燥可以保留食物的味道、香气和颜色，同时最大限度地减少细菌和其他污染物。这一工艺的速度和效率都很高，是一种生产大量食品原料的经济实惠的技术。

2. 医药行业

正如我们之前所提及，医药行业也是喷雾干燥技术的大客户。医药行业用它来制造粉末、颗粒和片剂，以及封装活性物质。喷雾干燥粉末的粒度一致和稳定性使其非常适合用于医药产品的生产。

此外，该技术保留了活性成分的强度和有用性，使其成为生产高质量药品的合适方法。

 

3. 化工行业

喷雾干燥技术也广泛应用于化工行业。这种方法用于生产催化剂、颜料、洗涤剂和其他化学产品。喷雾干燥也用于溶剂和其他化学溶液的干燥。喷雾干燥后的粉末由于其均匀的粒度和稳定性，适合用作催化剂、颜料和其他化学产品。

 

4. 农业

喷雾干燥技术使农业受益匪浅。喷雾干燥被用于生产动物饲料、肥料和农药。由于喷雾干燥的高速度和有效性，它对于生产大量的产品是非常具有成本效益的。此外，喷雾干燥粉末均匀的粒度和稳定性使它们可以完美地用作动物饲料、肥料和农药产品。

5. 生物技术

生物技术行业是喷雾干燥技术的另一个大消费者。一旦我们在这个行业引入喷雾干燥，制造重组蛋白、疫苗和其他生物制药就变得容易得多。在这个行业中，活性化学品的效力和功效必须得到保存，喷雾干燥使高质量生物药品的生产成为可能。

6. 环境

环境工业利用喷雾干燥技术处理废水、固体废物和空气污染。喷雾干燥的效率和通用性使其成为处理这些废物的理想方法。

7. 化妆品

你可能已经猜到化妆品行业也使用喷雾干燥技术，因为这个行业的许多产品都涉及颗粒。因此，这种类型的工艺用于生产化妆品粉末和其他个人护理产品。然而，我们使用的不是喷雾干燥，而是喷雾冷却工艺，因为用于护肤的产品通常是脂肪，在低温下会融化。在这种情况下，物料被熔化形成液体，然后作为熔融液体送入雾化系统。喷雾被排到冷空气流中并凝固成固体液滴，形成易于处理的干粉。

8. 锂离子电池材料

喷雾干燥的一个日益增长的市场是生产用于电动汽车电池的正极和负极材料的粉末。这是一个全新的领域，需要新的雾化和干燥形式来生产具有大表面积的材料，以提供最佳的电池性能。

喷雾干燥的缺点是什么？

没有哪项技术没有缺点。喷雾干燥技术也不例外。以下时喷雾干燥技术的一些缺点：

进料粘度限制	通常，只有粘度低于500厘泊的原料才能使用喷雾技术进行干燥。这意味着有必要在原料中固体含量相对较低的地方进行干燥。有时进料必须稀释以达到合适的粘度。其他干燥方法可以处理更高的固体浓度，从而缩小干燥器的尺寸。
高资本成本	这是一项昂贵的技术，与其他系统相比，它的蒸发率很高。
高能耗	在喷雾干燥过程中，气流的加热和物料的雾化都要消耗大量的能源。特别是对于大规模生产，喷雾干燥可能很昂贵，因为它的能耗高。
运行安全性	许多作为干粉生产的物料都易爆和/或易燃。喷雾干燥器系统配有防爆系统和消防安全系统设计，以安全消除任何爆燃危险。这些是设备设计中最重要的部分。

 

你已经了解了喷雾干燥器的缺点。但尽管有这些限制，喷雾干燥技术的投资回报太可观了。此外，在某些情况下，这种技术几乎没有其他替代方案。除此之外，由于喷雾干燥如此广泛应用，它正在以非常快的速度发展，大多数缺点都被该领域的创新技术所缓解。

 

如何使喷雾干燥适应于您的行业？

继续我们上面的论点，如果你从正确的来源购买设备，你将享有喷雾干燥器闻名的无与伦比的成本效益。

 

看看狄德创新的喷雾干燥技术。具有专利的、革命性的高速旋转雾化器成为狄德喷雾干燥器新生产线的基础。创新的旋转设计基于磁力轴承技术，为最苛刻的应用提供了无与伦比的灵活性，消除了对高维护齿轮传动、轴承、轴、油润滑和冷却系统的要求。

更重要的是，除了易于维护和服务之外，它们还可以快速与现有系统兼容。因此，这是你可以相当有效地收回大部分投资的地方。

 

结论

总之，喷雾干燥现在在许多行业都是一个“家喻户晓”的名字。跟其他干燥技术相比，它有很多好处。它可能相对复杂，且技术技能要求更高，但它的好处远远超过它的缺点。然而，与任何行业一样，您可能需要全面权衡喷雾干燥的优点和缺点，看看它是否适合您的应用。

 

常见问题

1. 我可以用什么来代替喷雾干燥器？

在大多数情况下，你会发现没有其他更经济高效的方式来代替喷雾干燥器。然而，在一些应用中，环形干燥器或旋转闪蒸干燥器可能比喷雾干燥器更合适。节约能源是干制品生产商保持竞争力的必要条件。

2. 喷雾干燥用什么温度？

为了将雾化液体干燥成粉末，目前通常使用的喷雾干燥方法使用加热到400华氏度或约200摄氏度的空气。当脆弱、易燃的液体成分暴露在高温下时，会发生分子降解，对粉末的溶解度、稳定性和风味特性产生不利影响。

3. 喷雾干燥比冷冻干燥更好吗？

2018年的一项研究显示，喷雾干燥在效果上优于冷冻干燥。考虑的关键因素是溶解度、吸湿性、含水量、水活度、流动性和玻璃化转变温度。

4. 哪些产品不用喷雾干燥器干燥？

虽然喷雾干燥器可以干燥各种各样的产品，但并不是所有的物料都适合喷雾干燥。包括凝胶（高粘性产品可能不能很好地雾化，从而导致喷嘴堵塞）、高糖或高盐含量的食品、高热敏性产品（某些维生素和酶），糊状产品（与凝胶相同的问题）和高活性产品。